(57)【要約】      （修正有）【課題】  暖房、換気、空調システムなどの温度コントロールシステムにおいて、温度検出装置が計測する温度が部屋の外気温ではなく、むしろ部屋の気温と壁表面温度との間の気温であるかもしれないために、この温度コントロールシステムはが有効に機能しないというおそれを解消するための表面気温降下の増加を保障する装置を提供する。【解決手段】  温度検出装置１００は、構造に対して第１の距離をもって取り付けられる第１の温度センサ１０４と、構造に対して第２の距離をもって取り付けられる第２の温度センサ１０６を含み、また第１及び第２の温度センサに結合され、第１及び第２の温度、および第１及び第２の温度センサ間を離隔する距離に基づいて、第３の温度を予測するプロセッサ１０８を含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造に対して第１の距離を以って取り付けられ、第１の温度を検出する第１の温度センサと、
該構造に対して第２の距離を以って取り付けられ、第２の温度を検出する第２の温度センサと、
前記第１および第２の温度センサに結合され、前記第１および第２の温度、および前記第１及び第２の温度センサを離隔する距離に基づいて、第３の温度を予測するプロセッサとを具備する
ことを特徴とする温度検出装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の温度センサは、ハウジング内に取り付けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の温度検出装置。
【請求項３】
前記第２の距離は、前記第１の距離より大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の温度検出装置。
【請求項４】
前記第３の温度は、前記構造からの第３の距離での温度の予測であって、該第３の距離は、前記第１及び第２の距離より大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の温度検出装置。
【請求項５】
部屋の温度を検出する方法であって、
構造に対して第１の距離を以って部屋内の構造に第１の温度センサを取り付け、
該構造に対して第２の距離を以って該構造に第２の温度センサを取り付け、
前記第１の温度センサで第１の温度を測定し、
前記第２の温度センサで第２の温度を測定し、
前記第１及び第２の温度から第３の温度を予測する
各ステップを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項６】
上記方法は、さらに、プロセッサを第１及び第２の温度センサに結合するステップを含み、
前記第３の温度は前記プロセッサにより計算される
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１及び第２の温度センサは、ハウジング内に取り付けられる
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記プロセッサは、前記ハウジング内に取り付けられる
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の距離は、前記第１の距離より大きい
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記第３の温度は、前記構造からの第３の距離における温度の予測であって、該第３の距離は、前記第１及び第２の距離より大きい
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
ハウジングと、
該ハウジング内部に取り付けられ、第１の温度を検出する第１の温度センサと、
前記ハウジング内部に取り付けられ、前記第１の温度センサと離隔して設けられ、第２の温度を検出する第２の温度センサと、
前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサに結合され、前記第１の温度及び前記第２の温度を使用して第３の温度を予測するプロセッサとを具備する
ことを特徴とする温度検出装置。
【請求項１２】
前記第１の温度センサは、前記ハウジングの第１の表面の近傍に位置し、
前記第２の温度センサは、前記第１の表面から離隔した、前記ハウジングの第２の表面の近傍に位置する
ことを特徴とする請求項１１に記載の温度検出装置。
【請求項１３】
前記ハウジングは、建物の構造に取り付けられ、前記第１の表面は、前記建物の前記構造の表面に近接する
ことを特徴とする請求項１２に記載の温度検出装置。
【請求項１４】
前記第１の温度は、前記建物の前記構造の表面、又はその近傍の温度である
ことを特徴とする請求項１３に記載の温度検出装置。
【請求項１５】
前記建物の前記構造は、壁である
ことを特徴とする請求項１４に記載の温度検出装置。
【請求項１６】
前記第３の温度は、前記壁を含む部屋の気温である
ことを特徴とする請求項１５に記載の温度検出装置。
【請求項１７】
前記第３の温度は、外挿関数を使用して、前記第１の温度及び前記第２の温度から予測される
ことを特徴とする請求項１１に記載の温度検出装置。
【請求項１８】
前記外挿関数は、線形外挿関数である
ことを特徴とする請求項１７に記載の温度検出装置。
【請求項１９】
前記外挿関数は、非線形外挿関数である
ことを特徴とする請求項１７に記載の温度検出装置。
【請求項２０】
前記外挿関数は、訂正因子を含む
ことを特徴とする請求項１７に記載の温度検出装置。
【請求項２１】
前記訂正因子は、建物の推定環境又は構造条件に基づく
ことを特徴とする請求項２０に記載の温度検出装置。
【請求項２２】
前記温度検出装置は、温度コントロールシステムと共に使用されるサーモスタットである
ことを特徴とする請求項１１に記載の温度検出装置。
【請求項２３】
前記温度コントロールシステムは、暖房、換気、及び空調システムである
ことを特徴とする請求項２２に記載の温度検出装置。
【請求項２４】
前記プロセッサは、前記ハウジング内部に取り付けられる
ことを特徴とする請求項１１に記載の温度検出装置。
【請求項２５】
ハウジング内部に取り付けられた第１の温度センサを用いて、第１の温度を測定し、
前記第１の温度センサと離隔して設けられ、前記ハウジング内部に取り付けられた第２の温度センサを用いて、第２の温度を測定し、
前記第１のセンサ及び前記第２のセンサに結合されたプロセッサを用いて、前記第１の温度及び前記第２の温度から第３の温度を予測する
ステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２６】
前記第３の温度は、外挿関数を使用して、前記第１の温度及び前記第２の温度から予測される
ことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記外挿関数は、線形外挿関数である
ことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記外挿関数は、線形外挿関数である
ことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記外挿関数は、訂正因子を含む
ことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記訂正因子は、建物の推定環境又は構造条件に基づく
ことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記第１の温度センサは、前記ハウジングの第１の表面の近傍に位置し、
前記第２の温度センサは、前記ハウジングの第２の表面の近傍に位置する
ことを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記ハウジングは、建物の構造に取り付けられ、前記第１の表面は前記建物の前記構造の表面に露出する
ことを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記第１の温度は、前記建物の前記構造の表面、又はその近傍の温度である
ことを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記建物の前記構造は、壁である
ことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３５】
前記第３の温度は、前記壁を含む部屋の気温である
ことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
ハウジングと、
前記ハウジング内部に取り付けられ、第１の温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記ハウジング内部に取り付けられると共に、前記第１の温度検出手段と離隔して設けられ、第２の温度を検出する第２の温度検出手段と、
前記第１の温度検出手段及び前記第２の温度検出手段に結合され、前記第１の温度及び前記第２の温度から、第３の温度を予測する手段と
を具備することを特徴とする温度検出装置。
【請求項３７】
前記第１の温度検出手段は、前記ハウジングの第１の表面の近傍に位置し、
前記第２の温度検出手段は、前記ハウジングの第２の表面の近傍に位置する
ことを特徴とする請求項３６に記載の温度検出装置。
【請求項３８】
前記ハウジングは、建物の構造に取り付けられ、前記第１の表面は、前記建物の前記構造表面の近傍である
ことを特徴とする請求項３７に記載の温度検出装置。
【請求項３９】
前記第１の温度は、前記建物の前記構造表面の温度である
ことを特徴とする請求項３８に記載の温度検出装置。
【請求項４０】
前記建物の前記構造は、壁である
ことを特徴とする請求項３９に記載の温度検出装置。
【請求項４１】
前記第３の温度は、前記壁を含む部屋の気温である
ことを特徴とする請求項３６に記載の温度検出装置。
【請求項４２】
前記温度検出装置は、温度コントロールシステムと共に使用されるサーモスタットである
ことを特徴とする請求項３６に記載の温度検出装置。
【請求項４３】
前記温度コントロールシステムは、暖房、換気及び空調システムである
ことを特徴とする請求項４２に記載の温度検出装置。
【請求項４４】
第１の温度を検出する第１の温度センサと、
前記第１の温度センサと離隔して設けられ、第２の温度を検出する第２の温度センサと、
前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサに結合されるプロセッサであって：
前記第１の温度及び前記第２の温度の少なくとも１つに関連する熱伝導率を予測し；
前記熱伝導率に基づいて、気温設定ポイントを判定する、プロセッサと
を具備することを特徴とする気温検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、例えばサーモスタットなどの温度検出装置に関する。より具体的には、本発明は、表面温度効果の増加を補償するよう構成された温度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
暖房、換気、空調（Ｈｅａｔｉｎｇ，Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｎｇ，Ａｉｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ：ＨＶＡＣ）システムなどの温度コントロールシステムは、典型的には、１つ又は複数のサーモスタットを含み、このサーモスタットは、例えば建物内の特定の部屋又は区画内の外気温をモニターし、部屋の気温を所定の設定ポイントを充足するよう調整することが必要か否かについてのフィードバックを提供する。このサーモスタットは、典型的には、気温センサが筐体内に収容され、筐体の上または中を通過する、あるいはこれに接触する空気の温度を検出する。この温度コントロールシステムは、気温を所定の設定ポイントと比較し、部屋の気温が所定の設定ポイントを充足するよう調整することが必要か否かを判定してよい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
便宜のため、このサーモスタットは、部屋又は区画内の壁部又は他の表面に搭載される。しかしながら、その壁表面が部屋又は区画の気温より著しく暖かいかあるいは冷たい外壁又は他の位置である表面に搭載される場合、サーモスタットにより計測された気温と実際の部屋又は区画の外気温との間に、実質的な相違が生じうる。さらに、サーモスタットを通過する気流は、サーモスタットの有感が最小限であって、壁部又は他の搭載位置から不要に突出しないよう設計された低断面形状筐体が原因で、最小限であるかもしれない。これらの条件下、サーモスタットが計測する温度が部屋の外気温ではなく、むしろ部屋の気温と壁表面温度との間の気温であるかもしれないために、この温度コントロールシステムは、有効に機能しないおそれがある。このため、表面気温効果の増加を補償することのできる、改良型温度検出装置が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の例示的実施形態によれば、温度検出装置は、第１の距離をもって構造を搭載するよう構成された第１の温度センサと、第２の距離をもってこの構造を搭載するよう構成された第２の温度センサとを含む。この温度検出装置はまた、第１および第２の温度センサに結合され、第１および第２の温度と、第１および第２の温度センサ間を隔てる距離に基づいて、第３の温度を予測するよう構成されたプロセッサを含む。
【０００５】
本発明の第２の例示的実施形態によれば、部屋の温度を検出する方法は、部屋の構造に対し第１の距離をもって第１の温度センサを搭載し、この構造に対し第２の距離をもって第２の温度センサを搭載し、第１の温度センサで第１の温度を計測し、第２の温度センサで第２の温度を計測し、第１及び第２の温度から第３の温度を予測する。
【０００６】
本発明の第３の例示的実施形態によれば、温度検出装置は、ハウジングと、該ハウジング内に搭載され、第１の温度を検出するよう構成された第１の温度センサと、該ハウジング内に搭載され、第２の距離をもってこの構造を搭載するよう構成された第２の温度センサとを含む。この温度検出装置はまた、第１および第２の温度センサに結合され、第１および第２の温度と、第１および第１の温度センサ間を隔てる距離に基づいて、第３の温度を予測するよう構成されたプロセッサを含む。
【０００７】
本発明の第４の例示的実施形態によれば、方法は、ハウジング内に搭載された第１の温度検出装置を用いて第１の温度を測定し、ハウジング内に搭載され、第１の温度センサと離隔された第２の温度センサを用いて第２の温度を測定し、第１の温度センサおよび第２の温度センサに結合されたプロセッサを用いて、第１の温度および第２の温度から、第３の温度を予測する。
【０００８】
本発明の第５の例示的実施形態によれば、温度検出装置は、ハウジングと、該ハウジング内に搭載され、第１の温度を検出するよう構成された第１の温度検出手段と、該ハウジング内に搭載され、第１の温度検出手段と離隔され、第２の温度を検出するよう構成された第２の温度検出手段とを含む。この温度検出装置はまた、第１の温度検出手段および第２の温度検出手段に結合され、第１の温度および第２の温度から、第３の温度を予測する手段を含む。
【０００９】
本発明の第６の例示的実施形態によれば、温度検出装置は、第１の温度を検出するよう構成された第１の温度センサと、該第１の温度センサから離隔され、第２の温度を検出するよう構成された第２の温度センサとを含む。この温度検出装置はまた、第１の温度センサおよび第２の温度センサに結合され、第１の温度および第２の温度のうち少なくとも１つに関連する熱伝導率を予測し、該熱伝導率に基づいて気温設定ポイントを判定するプロセッサを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係る温度検出装置１００を示す。一実施形態において、温度検出装置１００は、サーモスタットであり、例えば、温度コントロールシステムと共に使用されて部屋の気温を測定する壁掛け式電子サーモスタットである。他の実施形態において、温度検出装置１００は、他のシステムあるいは位置と共に使用されてもよい。この温度検出装置１００は、ハウジング１０２と、温度センサ１０４および１０６と、プロセッサ１０８とを含む。温度検出装置は通常、第１の温度および第２の温度を検出し、該第１の温度及び第２の温度を用いて第３の温度を予測するために使用されてよい。より具体的には、温度検出装置１００は、第１の温度及び第２の温度を測定し、該第１の温度及び第２の温度に基づいて第３の温度を予測することによって、温度検出装置１００の位置に起因する外部温度効果を補償するために使用されてよい。
【００１１】
ハウジング１０２は、温度センサ１０４と１０６、および任意的にプロセッサ１０８がその内部に搭載され及び囲繞されることのできる構造を提供するよう構成される。図示された実施形態において、プロセッサ１０８は、ハウジング１０２内部に囲繞されたものとして示されている。他の実施形態において、プロセッサ１０８は、他の装置あるいは遠隔に位置する、及び／又はハウジング１０２の外部にあるコントローラの内部に位置する。ハウジング１０２は、樹脂または金属またはハウジング１０２の内部構成要素を保護するのに適する他の材料等の、硬質材料からなる。一実施形態において、ハウジング１０２の一部は、熱伝導材料からなってよく、これにより、温度センサ１０４及び１０６によって検出される温度の少なくとも１つは、ハウジング１０２を通じての伝導によって検出されてよい。他の実施形態において、ハウジング１０２は、一旦取り付けられた温度検出装置１００を通過する気流を容易にする、１つまたは複数の開口部又は通気孔を含んでよく、これにより、温度センサ１０４及び１０６によって検出される温度の少なくとも１つが、ハウジング１０２を通じての対流によって検出されてよい。
【００１２】
ハウジング１０２はさらに、ある構造に取り付けられるよう構成される。図示された実施形態において、ハウジング１０２は、あらゆる好適な取り付け金具又は他の取り付け手段を用いて、建物の構造、例えば壁、床、天井、柱、又は他の構造などの表面に取り付けられる構成される。温度検出装置１００が取り付けられる構造は、例えば、外壁か、あるいは他の構造、すなわち温度検出装置１００が取り付けられる表面の気温が、例えば該構造を含むか又はこれに対して露出し、温度検出装置１００が内部に取り付けられる部屋又は他の領域の気温とは異なる他の構造かのいずれかであってよい。
【００１３】
ハウジング１０２は、特定の応用に依存して、あらゆる好適なサイズ又は形状であってよい。例えば図示された実施形態において、ハウジング１０２は本質的に矩形中空の低断面形状の突出部であり、これにより、ハウジング１０２は、例えばこれが取り付けられる壁などの構造の表面から著しく張り出すことがない。この実施形態において、ハウジング１０２は、表面１１０、および該表面１１０から離隔した表面１１２を有するよう形成される。図示された実施形態において、ハウジング１０２は、取り付け基部１１６および嵌合カバー１１８から形成され、これにより、基部１１６は表面１１０を含むとともに嵌合カバー１１８は表面１１２を含む。他の実施形態において、ハウジング１０２は、追加的部品から形成されてもよく、単一の部品であってもよい。
【００１４】
表面１１０は、ハウジング１０２が取り付けられる壁などの構造の表面に隣接して構成される。表面１１２は、該構造の表面から離隔し、構造表面から距離を隔てたところの気温、例えば温度検出装置１００が取り付けられる壁表面から距離を隔てたところの気温などに触れるよう構成される。好ましくは、表面１１２は、表面１１０から離隔され、これにより、表面１１０および表面１１２の間の距離が最大化する一方温度検出装置１００の全体的な低断面形状が維持される。例えば、図１に示される実施形態は、嵌合カバー１１８から伸出する突起部１１４を含み、この突起部１１４は、表面１１０及び表面１１２の間の間隔を最大化する一方、温度検出装置１００の全体的な低断面形状をお維持するよう構成される。他の実施形態において、突起部１１４は削除されてもよく、これにより嵌合カバー１１８は、実質的に平面となる。
【００１５】
温度センサ１０４および１０６は、ハウジング１０２内部に取り付けられてもよく、あらゆる好適な温度センサであってよい。例えば、ある実施形態においては、温度センサ１０４および１０６は、抵抗熱検出器（ＲＴＤｓ）であってよい。他の実施形態において、温度センサ１０４及び１０６は、サーミスタであってよい。ある実施形態において、温度センサ１０４及び１０６は、アナログ出力信号を供給する電気的又は電子的装置であってよい。他の実施形態において、温度センサ１０４及び１０６は、デジタル出力信号を供給する電気的又は電子的装置であってよい。
【００１６】
温度センサ１０４及び１０６は、ハウジング１０２内の異なる位置の温度を検出するよう構成される。例えば図示された実施形態において、温度センサ１０４は表面１１０に近接して取り付けられ、温度センサ１０６は温度センサ１０４と離隔され、表面１１２に近接して取り付けられる。好ましくは、温度センサ１０４及び１０６間の間隔は、ハウジング１０２が許容する最大可能間隔である。例えば図示された実施形態において、ハウジングは表面１１０及び表面１１２の間が約３５ミリメートルであり、２ミリメートル厚の基部１１６の内部に取り付けられた気温センサ１０４と、１ミリメートル厚のカバー１１８の内部に取り付けられた１０６とを有する。当然、他の実施形態において、温度センサ１０４及び１０６の間隔は任意であってよい。
【００１７】
温度センサ１０４は、構造表面、例えばハウジング１０２が取り付けられ、取り付け基部１１６及び表面１１０が隣接する壁などの温度、あるいはその近傍の温度を検出するよう構成されてよい。温度センサ１０６は、温度センサ１０６を、嵌合カバー１１８及び表面１１２が触れる空気にできる限り近接して位置するよう（すなわち、ハウジング１０２が取り付けられる壁からできる限り遠く）、また、温度センサ１０６が、嵌合カバー１１８及び表面１１２が触れる空気の温度変化を検出するのに必要な応答時間を最小化するよう、嵌合カバー１１８のすぐ裏側に位置してよい。図示された実施形態において、温度センサ１０４及び１０６によって検出される温度は、主として、ハウジング１０２を通じたこれらの温度の伝導によって検出される。他の実施形態において、ハウジング１０２はまた、ハウジング１０２を通じる気流を可能にする開口部又は通気孔を含んでよく、温度センサ１０６は、ハウジング１０２の内部に取り付けられ、温度センサ１０４と離隔され、一方気流に触れて、ハウジング１０２を通じる気流の温度が検出される。
【００１８】
図示された実施形態は、ハウジング１０２内に取り付けられるセンサ１０４及び１０６の双方を示すが、他の取り付け位置も可能である。例えば、ある実施形態において、温度センサ１０６は、ハウジング１０２の外部に取り付けられてよい。他の実施形態において、温度検出装置１０６は、温度センサ１０４と１０６の間の距離を増大させるため、ハウジング１０２の延長部に取り付けられてもよい。さらに他の実施形態において、温度センサ１０４及び１０６は、双方がプロセッサ１０８と通信する限りにおいて、別個のハウジングに取り付けられてもよい。
【００１９】
プロセッサ１０８は、温度センサ１０４及び１０６に結合され、あらゆる好適なプロセッサであってよい。プロセッサ１０８は、温度センサ１０４から温度測定値を、気温センサ１０６から温度測定値を、受信する。図示された実施形態において、プロセッサ１０８は、温度センサ１０４及び１０６に結合され、ハウジング１０２の内部に取り付けられるものとして示されている。図２Ａは、本発明の例示的な一実施形態に係るこの構成のブロックダイヤグラムを示す。この実施形態において、温度センサ１０４及び１０６は、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ２２０および２２２に、アナログ出力信号を供給する。Ａ／Ｄコンバータ２２０はプロセッサ１０８に結合され、温度センサ１０４からのアナログ出力信号のデジタルバージョンをプロセッサ１０８に提供する。Ａ／Ｄコンバータ２２２はプロセッサ１０８に結合され、温度センサ１０６からのアナログ出力信号のデジタルバージョンをプロセッサ１０８に提供する。他の実施形態において、温度センサ１０４及び１０６の出力は、マルチプレクスされてよく、これにより、単一のＡ／Ｄコンバータを使用することができる。プロセッサ１０８は、ハウジング１０２の内部に取り付けられ、通信ポート２２４に結合され、これにより、デジタルデータ又は情報が、デジタルバス２２６を介して、コントローラ２２８又は他の外部装置あるいはシステム、例えば温度コントロールシステムに通信される。他の実施形態において、温度センサ１０４及び１０６は、デジタル出力信号を提供し、これにより、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ２２０及び２２２は不要となる。
【００２０】
他の実施形態において、プロセッサ１０８は、温度センサ１０４及び１０６に結合されるが、ハウジング１０２の外部に位置する。図２Ｂは、ある実施形態に係るこの構成のブロックダイヤグラムを示す。この実施形態において、温度センサ１０４及び１０６は、プロセッサ１０８にアナログ出力信号を提供し、このプロセッサ１０８は、外部の、例えばコントローラ２２８又は他の装置あるいは温度コントロールシステムなどのシステム内に位置する。Ａ／Ｄコンバータ２２０は、プロセッサ１０８に結合され、温度センサ１０４から受信したアナログ出力信号のデジタルバージョンをプロセッサ１０８に供給する。Ａ／Ｄコンバータ２２２は、プロセッサ１０８に結合され、温度センサ１０６から受信したアナログ出力信号のデジタルバージョンをプロセッサ１０８に供給する。他の実施形態において、温度センサ１０４及び１０６は、デジタル出力信号を提供し、これにより、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ２２０及び２２２は不要となる。
【００２１】
プロセッサ１０８はまた、温度センサ１０４及び１０６からの温度測定値を用いて、第３の温度を予測するよう構成される。例えば、ある実施形態において、プロセッサ１０８は、温度センサ１０４及び１０６からの温度測定値を用いて、温度検出装置１００が取り付けられる部屋又は他の領域の気団の温度を予測してよい。温度検出装置１００は室内気団の境界面に位置してよいため、温度センサ１０４および温度センサ１０６のいずれもが、気団の実際の温度に十分に触れる必要はない。さらに、温度検出装置１００はさらに、外壁などの構造表面に取り付けられてよく、これにより、多様な外部または他の温度効果に触れる。従って、この実施形態において、プロセッサ１０８は、温度検出装置１００の取り付け位置に起因する多様な外部温度効果を補償することによって、温度センサ１０４及び１０６からの温度測定値から第３の温度を予測するよう構成されてよい。
【００２２】
第３の温度は、温度センサ１０４及び１０６からの温度測定値から、多数の方法によって予測されてよい。例えば、ある実施形態において、第３の温度は、温度センサ１０４及び１０６からの温度測定値と予測されるべき第３の温度との間の数学上の近似的関係を定義する所定の外挿関数を用いて予測される。他の実施形態において、数学的外挿以外の方法が、代替的に、あるいはこの外挿関数に追加して用いられてよい。
【００２３】
外挿関数は、線形外挿関数、あるいは代替的に、非線形外挿関するであってよい。線形又は非線形外挿関数のいずれかの具体的な選択は、所望の精度レベルとともに、正確性の所望特定の応用及び／又は温度検出装置１００の位置に依存する。例えば、外挿関数は、温度検出装置１００が位置する場所の、公知の又は推定された環境条件（例えば、気流等）または構造条件（例えば、建築材料等）に基づいて、選択されてよい。ある実施形態において、温度検出装置１００が位置する部屋全域の気温分布が、公知の環境又は構造条件（例えば、温度検出装置１００が取り付けられた部屋又は領域を通る、又は温度検出装置１００事態を通る低気流速度）に基づきほぼ線形と予想される場合、第３の気温を予測するため、ｙ＝ｍｘ＋ｂの式の一次線形外挿関数が用いられてよく、ここで、ｙは予測されるべき温度、ｍは所定の係数、ｘは温度センサ１０４及び１０６によって検出された温度間の数学的差分、およびｂは温度センサ１０４によって検出された温度とする。他の実施形態において、付加的な又は更に複雑な要因、例えば温度検出装置１００が取り付けられた部屋又は領域での、あるいは温度検出装置１００自体を通過する乱気流や、温度検出装置１００内あるいは該温度検出装置１００が取り付けられる建物構造の外部構造での異なる材料などの要因を補償するために、非線形外挿関数又はさらに複雑な線形外挿入関数が使用されてよい。他の実施形態において、外挿関数はまた、付加的温度センサ又は所望の精度に依存する他の入力に適応するため、追加的項または変数を含んでよい。
【００２４】
第３の温度を予測するため、多数の外挿関数が用いられてよい。例えば、ある実施形態において、温度検出装置１００は、温度センサ１０４により検出される気温が、温度センサ１０６により検出される気温より低い場合に、第１の外挿関数を用いてよく、温度センサ１０４により検出される気温が、温度センサ１０６により検出される気温より高い場合に、第２の線形外挿関数を用いてよく、これにより、温度検出装置１００が接する、異なる熱力学条件を評価する。他の実施形態において、追加的外挿関数又はより少ない外挿関数が用いられてよい。
【００２５】
この外挿関数はまた、訂正因子として機能しうる、１つまたは複数の所定の係数を含んでよい。それぞれの訂正因子は、公知の環境又は構造条件の大きさと共に、例えば温度検出装置１００の形状、サイズ、および位置に基づいて決定されてよく、これにより、外挿関数から予測された温度におけるエラーが最小化される。例えば、ある実施形態において、ｙ＝ｍｘ＋ｂの式の一次線形外挿関数を用いた場合、係数ｍは、温度検出装置１００が設置された建物又は部屋の、公知の又は推定された環境又は構造条件、例えば公知又は推定された気流速度、部屋の容積、予想屋外及び屋内温度範囲、建物材料等と同様に、温度検出装置１００の形状、サイズ、および温度センサの場所を、補償する所定の訂正因子であってよい。他の実施形態において、この所定の訂正因子は、計算流体力学（ＣＦＤ）シミュレーションを用いて決定されてよい。ＣＦＤシミュレーションは、例えば温度検出装置１００が設置された部屋又は領域の気団をモデル化するために、温度検出装置１００のサイズ、形状、及びセンサの位置、多様な推定又は公知の環境又は構造条件、多様なエネルギー保存、質量及び運動量方程式を利用する。例えば、ＣＦＤシミュレーションは、温度検出装置１００が設置されうる領域における外部温度効果に起因する１つ又は複数の温度購買の輪郭曲線を決定してよく、これがその後各訂正因子を決定するために使用される。
【００２６】
こうして、温度検出装置１００は、例えば当該部屋又は区画の気温より著しく暖かい又は冷たい壁表面温度や、温度検出装置１００が設置された領域の極少気流等の、外部又は他の温度効果に起因するエラーを補償することができる。温度測定におけるエラーが低減されるため、例えばより高精度かつ効果的な温度コントロールシステムの性能がもたらされる。
【００２７】
温度検出装置１００はまた、温度検出装置１００が設置された部屋又は領域にいる居住者の温度快適性を向上させる気温設定ポイントを決定するために用いられてよい。例えば、典型的な設定において、居住者の皮膚温度が、約９１．０華氏温度から９３．０華氏温度の範囲にある場合に、温度快適性が達成されうる。皮膚温度は、居住者が生成する体温と、体温の損失又は利得の形式の部屋又は領域環境への体熱伝導との間のバランスに関連する。
【００２８】
主要な体熱伝導メカニズムは、対流及び放射である。対流体熱伝導率は、室内気流速度及び室内気温の関数である。たいていの場合、室内気流速度は、例えばＨＶＡＣシステムデザインによって、狭い範囲に制約され、気温は、サーモスタットなどの温度センサを用いて測定される。従って、著しい放射熱伝導がない、温度快適性をもたらす気温設定ポイントが、時間とともに特定されうる。
【００２９】
しかしながら、放射熱伝導率が高い場合には、居住者は、この気温設定ポイントを用いても快適ではない。放射熱伝導率は、居住者と、居住者を囲繞する部屋又は領域表面との間の光量子交換率の一次関数である。光量子放出の主要な駆動力は温度であり、部屋又は領域の外部表面が通常より暖かい又は冷たい場合に、温度快適性に問題が生ずる。このことは、例えば、当該部屋又は領域に付随する天井又は壁の外部表面が、屋外に接触している場合に起こりうる。温度検出装置１００は、従って、壁又は天井の、又はその周囲の温度を検出し、関連する放射熱伝導率を予測し、放射効果を補償する気温設定ポイントを予測するよう構成されてよい。こうして、放射熱伝導率が高い場合にあっても、居住者の快適性が向上しうる。
【００３０】
図３は、温度検出装置３００が建物の外壁３５０に取り付けられている温度検出装置１００（図１における）の実施形態を示す。温度検出装置３００は、ハウジング３０２と、温度センサ３０４及び３０６と、表面３１０から離隔する表面３１２とを含む。表面３１０は、ハウジング３０２が取り付けられる外壁３５０の表面３５４の近傍に設置され、表面３１２は、外壁３５０の表面３５４から離隔し、表面３５４から距離を以って気温に触れる。気温センサ３０４は、ハウジング３０２の表面３１０の近傍に取り付けられ、温度センサ３０６は、ハウジング３０２の表面３１２の近傍に取り付けられる。温度センサ３０４は、ハウジング３０２が取り付けられ、表面３１０が隣接する外壁３５０の表面３５４、又はその近傍の温度Ｔ１を検出するよう構成される。本実施形態における温度センサ３０６は、表面３５４から距離をもった空気の温度Ｔ２を検出するよう構成される。温度検出装置３００は、温度センサ３０４が検出する外壁３５０の表面３５４の温度Ｔ１と、温度センサ３０６が検出する表面３５４から距離をもった空気の温度Ｔ２とを使用して、外壁３５０を含む部屋又は領域内部の気団の温度ＴＩＡを予測するよう構成される。
【００３１】
図示された実施形態において、屋外空気の温度ＴＯＡは、外壁３５０を含む部屋又は領域内部の空気の温度ＴＩＡより著しく低い。内部の気温ＴＩＡへの、低温である外部の気温ＴＯＡの外部効果は、複数の温度勾配の形式で表される。図３に示された温度グラフは、複数の公知の又は推定された環境又は構造条件により与えられ、またこれらの条件下で部屋内部の気団をモデル化するＣＦＤシミュレーションを用いて特定されうる、各種の温度勾配を示す。例えば、温度勾配３６０は、外壁３５０の厚みに亘って存在し、壁３５０の温度は、外部表面３５２から内部表面３５４まで増加する。温度勾配３６２は、表面３１０と、ハウジング３０２の表面３１２との間で、温度検出装置３００を亘って存在する。温度勾配３６４は、ハウジング３０２の表面３１２と、温度ＴＩＡが予測される、表面３１２を超えた距離との間に存在する。従って、ＴＩＡとは異なる温度勾配の範囲内における温度検出装置３００の場所に起因して、温度センサ３０４が検出する温度又は温度センサ３０６が検出する温度のいずれもが、内部空気ＴＩＡの実際の温度ではない。
【００３２】
温度検出装置３００は、以下の２つの線形外挿関数を用いて、Ｔ１とＴ２とから、温度ＴＩＡを予測するよう構成される：
ＴＩＡ＝Ｔ１＋Ｃ１（Ｔ２−Ｔ１）                  （１）
ＴＩＡ＝Ｔ１＋Ｃ２（Ｔ２−Ｔ１）                  （２）
ここで、Ｃ１およびＣ２は、所定の訂正因子とする。式（１）は、Ｔ１がＴ２より低い場合に、温度検出装置３００によって使用され、式（２）は、Ｔ１がＴ２より高い場合に、温度検出装置３００によって使用される。本実施形態において、異なる熱力学条件を評価するため、２つの線形外挿関数が使用される。線形外挿関数は、例えば部屋内又は温度検出装置３００を通過する低気流速度に基づいて、表面３５４からＴＩＡが予測されるべき位置まで部屋をわたっての温度分布の近似値として用いられうる。所定の訂正因子Ｃ１およびＣ２は、例えばＣＦＤシミュレーションを用いて、図３に示される温度勾配を含んで判定されうる。
【００３３】
式（１）に従って、ここでＴ１はＴ２より低いとおくと、Ｔ２とＴ１との差分は、訂正因子Ｃ１によって乗算され、表面３５４からＴＩＡが予測されるべき位置までの温度上昇が予測される。この量はその後、Ｔ１に加算され、ＴＩＡが予測される。例えば、ある実施形態において、Ｃ１が１．２４にセットされ、Ｔ１は、５６華氏温度として測定され、Ｔ２は、６７華氏温度として測定されたとする。式（１）に従って、ＴＩＡは、６９．６４華氏温度と予測され、これは、気温センサ３０６によって測定された温度の２．６４度の補償を表す。同様に、式（２）に従って、ここでＴ１はＴ２より高いとおくと、Ｔ２とＴ１との差分は、訂正因子Ｃ２によって乗算され、表面３５４からＴＩＡが予測されるべき位置までの温度低下が予測される。この量はその後、Ｔ１に加算され、ＴＩＡが予測される。例えば、ある実施形態において、Ｃ１が１．４５にセットされ、Ｔ１は、６７華氏温度として測定され、Ｔ２は、５６華氏温度として測定されたとする。式（２）に従って、ＴＩＡは、５１．０５華氏温度と予測され、これは、気温センサ３０６によって測定された温度の４．９５度の補償を表す。
【００３４】
本発明の例示的実施形態に係る温度検出装置の構成要件の構造および配置は、一例に過ぎないことが理解されるべきである。本発明の少数の発明のみが本開示において詳細に記載されているにもかかわらず、クレームにおいて記載された発明主題の新規な教示及び利点から実質的に逸脱することなく、多数の変形例を得ることが可能である。例えば、温度検出装置は、他のシステム又は位置での使用に適用されてもよく、付加的温度センサ又は他の入力を組み込んでもよく、あるいは外挿関数に他の変数や因子を含んでもよい。従って、すべてのこうした変形例は、クレームにおいて定義された本発明の範囲内に含まれることが意図されている。特に注記しない限り、単数の特定の構成要件を規定するクレームは、複数のそうした特定の構成要件を包含する。あらゆるプロセス又は方法におけるステップの順序又はシーケンスは、代替的実施形態に従って、変動又は再順序化されうる。クレームにおいて、規定された機能を果たすものとして記載されたあらゆるミーンズ・プラス・ファンクション項は、構造上の均等物のみではなく、均等な構造をもカバーすることが意図されている。他の置換、変形、変更及び／又は省略は、クレームにおいて明示された本発明の要旨を逸脱することなく、好適な、及び他の例示的実施形態のデザイン、可動条件及び配置についてなしうる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の例示的実施形態に係る温度検出装置を示す図である。
【図２Ａ】本発明の例示的実施形態に係る図１の温度検出装置の電気的構成要素を概略説明する図である。
【図２Ｂ】本発明の他の例示的実施形態に係る図１の温度検出装置の電気的構成要素を概略説明する図である。
【図３】本発明の例示的実施形態に係る建物の外壁に搭載された温度検出装置を示す図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【外国語明細書】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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